Llevamos más de 50 años disparando rayos láser a la Luna, todo por la ciencia

Mientras unos astrónomos observan la Luna con el telescopio, otros se pasan el día disparando rayos láser sobre su superficie. No es por capricho, de hecho es una parte esencial para comprender y mejorar nuestros conocimientos sobre el satélite. Lo llevamos haciendo durante cinco décadas, aunque cada vez se está poniendo más complicado.

Todo tiene que ver con la distancia entre la Tierra y la Luna. Una distancia que cada vez es mayor ya que la Luna se está alejando de nosotros aproximadamente 3,8 centímetros cada año. También le ocurre a Titán con Saturno por ejemplo. ¿Cómo estudias distancias con una precisión tan asombrosa a cientos de miles de kilómetros? Efectivamente, láseres.

Los láser nos permiten medir la distancia entre dos puntos de forma precisa calculando el tiempo que tarda la luz en ir desde un punto hasta otro y volver al ser reflejada en el segundo punto. Al medir cuánto tarda la luz en recuperarse, los investigadores pueden calcular la distancia entre la Tierra y la Luna sabiendo cuál es la velocidad de la luz. Esto permite obtener medidas con una precisión de apenas unos milímetros.

Los "espejos" sobre la superficie lunar

Como hemos dicho, se envía un rayo láser desde un punto y se refleja en el segundo punto para volver. Pero claro, no todo es reflectante en la Luna, es por eso que durante varias misiones a la Luna los astronautas han ido colocando diferentes reflectores sobre su superficie para que los investigadores de la Tierra puedan hacer sus experimentos.

Actualmente hay un total de cinco paneles reflectantes en la Luna. Las misiones Apollo 11, Apollo 14 y Apollo 15 dejaron cada una un reflector en 1969, 1971 y 1971 de nuevo respectivamente. Por otro lado dos rovers soviéticos llamados Lunokhod 1 y 2 también están equipados con reflectores y llevan en la Luna desde 1970 y 1973 respectivamente.

Disparar con precisión de centímetros a un satélite que viaja a 5.700 km/h

El problema es que la eficiencia de estos reflectores es cada vez menor. Aproximadamente de un 10% con respecto a lo que los científicos estimaban. No está claro por qué, aunque todo apunta a que se debe al polvo lunar. Los meteoritos que caen sobre la superficie de la Luna generan un polvo que acaba asentándose sobre los reflectores y menguan su capacidad para devolver los fotones. No se ha podido demostrar esto aún, aunque un experimento con el Lunar Reconnaissance Orbiter quiere hacerlo.

Lunar Reconnaissance Orbiter es un satélite que gira alrededor de la Luna desde 2009 y tiene como principal misión estudiar de cerca la Luna y sus características. Toma fotos de gran calidad, escanea la superficie lunar, encuentra otros satélites perdidos y mucho más todo ello mientras orbita a una velocidad de 5.700 km/h.

Volviendo un momento a los reflectores de la Luna, los científicos disparan un rayo láser que viaja por la atmósfera en ida y vuelta. Esto provoca que se difumine la luz del rayo haciendo que los fotones se dispersen en una superficie mucho más amplia pero menos densa. Al volver desde el reflector de nuevo se difumina de una forma extraordinaria. Como resultado hay una posibilidad entre 25 millones de que un fotón disparado desde aquí llegue al reflector, y una entre 250 millones de que vuelva a la Tierra. Afortunadamente, un rayo laser tiene muchos millones de fotones.

Si estas probabilidades son tan bajas, imagina ahora conseguir lo mismo sobre un reflector en el Lunar Reconnaissance Orbiter que es diez veces más pequeño y que además se mueve a 5.700 km/h. Parece imposible alcanzarlo y recibir de vuelta la señal, lo han intentado desde la NASA durante años y... lo han conseguido. En los últimos años y con la ayuda de un grupo de investigadores franceses han conseguido en varias ocasiones recibir de vuelta fotones enviados desde un rayo láser de la Tierra al Lunar Reconnaissance Orbiter.

Para conseguirlo, además de tener una precisión asombrosa, han utilizado una luz infrarroja en vez de luz visible. Esto ha permitido que no se difumine tanto al cruzar la atmósfera. Finalmente, tras años de intentos, obtener los fotones de vuelta de un espejo a cientos de miles de kilómetros viajando a miles de kilómetros por hora y de un tamaño de varios centímetros... ha sido posible. Todo para ver si realmente es el polvo lo que está reduciendo la eficiencia (que no lo hay en el Lunar Reconnaissance Orbiter) u otra cosa. Todo por la ciencia.

Más información | NASA